基于光纤陀螺的捷联惯导升沉算法研究
发布时间：2022-01-05 06:59
在海洋航行过程中,受风浪等因素的影响,舰船会产生垂直轴向的升沉运动,实时有效的升沉运动测量能够为舰载武器的发射、舰载机的起降、钻井平台升沉补偿装置、管道铺设船的平稳结构等提供参考,增加海洋行驶的安全性与可靠性,对现代航海技术与海洋工程的发展具有重要意义。本文首先提出了基于相位补偿方法的升沉测量方案,针对传统数字高通滤波器在升沉测量中造成相位超前误差的问题,提出了基于线性调频Z变换的相位补偿算法,设计自适应全通滤波器对高通滤波器的输出信号进行相位补偿。该方法能够输出实时的、高精度的升沉位移信息,但由于频谱分析得到的频率信息具有滞后特性,因此该方法存在一定的局限性。为了避免上述频率估计的滞后特性,提出了基于自适应频率估计的升沉测量方案,引入基于加权线性傅里叶组合的实时频率估计方法,对升沉加速度信号进行实时频率估计,并根据估计频率设计自适应相位补偿滤波器,该方案能够实现高精度的升沉测量,但其输出精度受频率估计结果影响较大。针对上述算法的缺陷,本文最终提出了基于多重LPF单元的升沉测量方案,方案中采用反向思维,根据信号叠加的原理与低频误差项缓慢变化的特点,忽略了低通滤波器的相位误差对缓慢变化项...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）MK4 Mod1 图 1.2（b）AN/WSN-7A在 21 世纪的今天，SINS 技术仍是各个国家军事、科技力量的重要组成部分。2016
图 1.3 法国 FTI 型护卫舰我国激光陀螺研究起步于 20 世纪 70 年代，光纤陀螺起步于 20 世纪 80 年代[20]，主要研制单位有中国航天科技九院十三所、航天科工三十三所、北京航空航天大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学、哈尔滨工程大学等。目前国内主流的研制单位均能完成0.001 /oh 的高精度光学陀螺产品研制工作，在国际上处于一流水准。但是距离国际领先水平还有许多发展空间，尤其是在陀螺的稳定性、环境适应性以及精度保持方面。1.2.2 升沉测量算法研究现状升沉运动是船舶在海洋环境中常见的运动方式，而升沉位移和速度的测量是惯性导航技术中的一项重要技术，对舰船的稳定控制具有重要意义。传统升沉量测方法是基于船体动力学特性进行量测的，对特定型号船体运动进行数学建模、切片研究、海浪运动特性分析等方法计算船体的运动参数[21]，由于建模过程使用线性简化并不能完全反应载体实际运动，因此该方法所得运动信息精度不高并且模型不能被广泛应用。1987 年，在美国陆战队水文调查报告中评估了垂向传感器在升沉补偿装置中的应用前景，报告中评估了自动光电跟踪系统、视频型光学跟踪系统、激光水准测量系统以及卫星垂直位移
5%升沉幅值（取较大值），一般运动幅值 1 米以下的升沉精度在 5cm，超过 1 米沉运动测量精度为 5%运动幅值。目前国内有大量学者对船舶的升沉测量领域做了研究，主要研究单位有哈尔滨工程大学、海军装备研究院、中船重工 701 所、719，现阶段也取得了一些研究成果，但是升沉测量精度还达不到国外的精度水平，并内所生产的捷联惯性导航系统的手册中也没有明确的升沉测量技术指标。图 1.4（a）PHINS 6000 系列 图 1.4（b）MRU 5
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BMFLC算法的舰船升沉测量方法[J]. 黄卫权,李智超,卢曼曼. 系统工程与电子技术. 2017(12)
[2]关于现代通信系统中噪声的研究综述[J]. 罗路. 北京印刷学院学报. 2017(02)
[3]基于自适应频率估计的舰船瞬时线运动测量方法[J]. 袁书明,程建华,马斌. 中国惯性技术学报. 2016(05)
[4]基于惯导和无时延滤波器的舰船升沉测量[J]. 严恭敏,苏幸君,翁浚,秦永元. 导航定位学报. 2016(02)
[5]惯性导航传递对准技术发展现状与趋势[J]. 宋嘉钰,杨黎明,李东杰. 兵器装备工程学报. 2016(02)
[6]CZT和ZFFT频谱细化性能分析及FPGA实现[J]. 马可,张远安,张开生. 计算机测量与控制. 2016(02)
[7]基于CZT和ZoomFFT法的频谱细化在电动机故障诊断中的应用[J]. 陈龙,许允之. 煤矿机电. 2014(05)
[8]某型舰载武器发射装置伺服系统控制算法研究[J]. 张颖璐,吴永刚. 火力与指挥控制. 2014(07)
[9]频谱细化算法分析[J]. 赵宏强. 四川兵工学报. 2013(05)
[10]动态环境下舰船瞬时线运动测量方法研究[J]. 孙伟,孙枫,杨琳. 系统仿真学报. 2013(04)
硕士论文
[1]基于惯性测量的高精度船舶升沉信息测量方法[D]. 蒋国桉.哈尔滨工程大学 2017
[2]基于面元法的三体船升沉纵摇水动力数值研究[D]. 张浩健.大连海事大学 2017
[3]捷联惯性导航系统建模与验证技术研究[D]. 孙旋.哈尔滨工业大学 2016
[4]动态环境下舰船瞬时线运动测量技术[D]. 曹冰.哈尔滨工程大学 2011
[5]舰载多管火箭发射动力学仿真[D]. 郁兆华.南京理工大学 2010
[6]主动式波浪补偿驱动和执行系统设计关键技术研究[D]. 胡永攀.国防科学技术大学 2009
[7]基于捷联航姿系统的舰船瞬时线运动信息测量研究[D]. 刘星伯.哈尔滨工程大学 2009
[8]微惯性舰体升沉高度测量算法仿真及数据采集系统的研究[D]. 胡国兵.南京航空航天大学 2005
本文编号：3569967
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）MK4 Mod1 图 1.2（b）AN/WSN-7A在 21 世纪的今天，SINS 技术仍是各个国家军事、科技力量的重要组成部分。2016
图 1.3 法国 FTI 型护卫舰我国激光陀螺研究起步于 20 世纪 70 年代，光纤陀螺起步于 20 世纪 80 年代[20]，主要研制单位有中国航天科技九院十三所、航天科工三十三所、北京航空航天大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学、哈尔滨工程大学等。目前国内主流的研制单位均能完成0.001 /oh 的高精度光学陀螺产品研制工作，在国际上处于一流水准。但是距离国际领先水平还有许多发展空间，尤其是在陀螺的稳定性、环境适应性以及精度保持方面。1.2.2 升沉测量算法研究现状升沉运动是船舶在海洋环境中常见的运动方式，而升沉位移和速度的测量是惯性导航技术中的一项重要技术，对舰船的稳定控制具有重要意义。传统升沉量测方法是基于船体动力学特性进行量测的，对特定型号船体运动进行数学建模、切片研究、海浪运动特性分析等方法计算船体的运动参数[21]，由于建模过程使用线性简化并不能完全反应载体实际运动，因此该方法所得运动信息精度不高并且模型不能被广泛应用。1987 年，在美国陆战队水文调查报告中评估了垂向传感器在升沉补偿装置中的应用前景，报告中评估了自动光电跟踪系统、视频型光学跟踪系统、激光水准测量系统以及卫星垂直位移
5%升沉幅值（取较大值），一般运动幅值 1 米以下的升沉精度在 5cm，超过 1 米沉运动测量精度为 5%运动幅值。目前国内有大量学者对船舶的升沉测量领域做了研究，主要研究单位有哈尔滨工程大学、海军装备研究院、中船重工 701 所、719，现阶段也取得了一些研究成果，但是升沉测量精度还达不到国外的精度水平，并内所生产的捷联惯性导航系统的手册中也没有明确的升沉测量技术指标。图 1.4（a）PHINS 6000 系列 图 1.4（b）MRU 5
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BMFLC算法的舰船升沉测量方法[J]. 黄卫权,李智超,卢曼曼. 系统工程与电子技术. 2017(12)
[2]关于现代通信系统中噪声的研究综述[J]. 罗路. 北京印刷学院学报. 2017(02)
[3]基于自适应频率估计的舰船瞬时线运动测量方法[J]. 袁书明,程建华,马斌. 中国惯性技术学报. 2016(05)
[4]基于惯导和无时延滤波器的舰船升沉测量[J]. 严恭敏,苏幸君,翁浚,秦永元. 导航定位学报. 2016(02)
[5]惯性导航传递对准技术发展现状与趋势[J]. 宋嘉钰,杨黎明,李东杰. 兵器装备工程学报. 2016(02)
[6]CZT和ZFFT频谱细化性能分析及FPGA实现[J]. 马可,张远安,张开生. 计算机测量与控制. 2016(02)
[7]基于CZT和ZoomFFT法的频谱细化在电动机故障诊断中的应用[J]. 陈龙,许允之. 煤矿机电. 2014(05)
[8]某型舰载武器发射装置伺服系统控制算法研究[J]. 张颖璐,吴永刚. 火力与指挥控制. 2014(07)
[9]频谱细化算法分析[J]. 赵宏强. 四川兵工学报. 2013(05)
[10]动态环境下舰船瞬时线运动测量方法研究[J]. 孙伟,孙枫,杨琳. 系统仿真学报. 2013(04)
硕士论文
[1]基于惯性测量的高精度船舶升沉信息测量方法[D]. 蒋国桉.哈尔滨工程大学 2017
[2]基于面元法的三体船升沉纵摇水动力数值研究[D]. 张浩健.大连海事大学 2017
[3]捷联惯性导航系统建模与验证技术研究[D]. 孙旋.哈尔滨工业大学 2016
[4]动态环境下舰船瞬时线运动测量技术[D]. 曹冰.哈尔滨工程大学 2011
[5]舰载多管火箭发射动力学仿真[D]. 郁兆华.南京理工大学 2010
[6]主动式波浪补偿驱动和执行系统设计关键技术研究[D]. 胡永攀.国防科学技术大学 2009
[7]基于捷联航姿系统的舰船瞬时线运动信息测量研究[D]. 刘星伯.哈尔滨工程大学 2009
[8]微惯性舰体升沉高度测量算法仿真及数据采集系统的研究[D]. 胡国兵.南京航空航天大学 2005
本文编号：3569967
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